2011 Fiscal Year Annual Research Report
動的代謝プロファイリング解析による発酵阻害機構の解明と高ストレス耐性酵母の創製
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22780092
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
蓮沼 誠久 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環・重点研究部, 講師 (20529606)
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| Keywords | 酵母 / 代謝解析 / バイオエタノール / 発酵阻害物耐性 / メタボローム |
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| Research Abstract |
化石資源への依存から脱却し,エネルギーセキュリティを確保するための,重要な手段であるバイオエタノール生産において,エタノール生産菌である酵母の発酵能力を向上させることを目的として,発酵阻害物質に対する耐性の高い酵母の創製を最終目的として研究を行っている。これまでに,エタノール生産中の酵母の代謝機能を解析するための分析技術の開発に着手し,代謝生合成経路の中間代謝物質が細胞内で酵素反応により変換する様子を観測することが可能なシステムの開発を進めてきた。具体的には,エタノール生合成経路(解糖系,ペントースリン酸回路など)の速い代謝反応速度に対応した,高速サンプリング・クエンチング手法を確立した。また,安定同位体炭素で標識したグルコースを炭素源とする発酵を行うことで標識手法の検討を行った。また,キャピラリ電気泳動・質量分析計を用いた標識化合物の検出方法と標識率の解析方法の検討を行った。さらに,バイオマスからのエタノール生産における最も主要な発酵阻害物質である酢酸およびギ酸存在下での発酵試験を行い,弱酸系発酵阻害物質がペントースリン酸回路の代謝フラックスを遅延させることを明らかにすることができた。23年度は代謝解析の結果から見出したボトルネックであるトランスアルドラーゼとギ酸に応答して発現するギ酸デヒドロゲナーゼの両遺伝子を過剰発現する形質転換酵母を作出し,さらにこれを二倍体化することで従来酵母よりも12倍高い発酵阻害物耐性能を有する酵母の創製に成功した。本研究の成果は網羅的代謝解析に基づいて酵母の発酵阻害応答を観測し、かつこれを分子育種に応用した点で,世界的に見てもオリジナリティが高く,本研究のアプローチが発酵性能の高い酵母を創製する上で有効な手段であることを世界に先駆けて示すことができた。
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